螺旋槳事故與槳葉損傷的事故分析

螺旋槳事故與槳葉損傷的事故分析

在事故的情況下，船只和槳葉之間的損傷通常是常見的，但很容易被船舶公司的管理者和船員忽視。如果發(fā)生事故，嚴重威脅著船舶的航行安全。一、民機航標執(zhí)行缺乏規(guī)范這些事故(見表1)產(chǎn)生的原因主要是駕駛人員在進出港口,航行于狹窄航道、冰區(qū)、大風浪及惡劣天氣情況下,不能正確操作控制船舶、執(zhí)行船舶安全規(guī)章,以及駕駛人員不熟悉各航道、港區(qū)的水域狀況和航標及浮筒的位置,從而引起螺旋槳、舵和船殼的碰撞事故。槳葉塑性好的(如錳黃銅)可能卷邊,硬度、強度好的(如錳鋁青銅、鎳鋁青銅)可能折斷。二、補至斷落單位螺旋槳纏住100mm粗浮筒鋼纜,動車后鋼纜打斷,巨大的扭矩沖擊使槳葉、軸承、齒輪箱等全部損壞。螺旋槳斷落的葉片經(jīng)“直布羅陀水下修理公司”的測繪,將修補痕跡及斷面尺寸與原在香港ⅩⅩ螺旋槳修理服務公司的修理記錄作比較,確定斷葉就是曾因裂紋焊補過的第三葉片,從焊補至斷落共116d。經(jīng)測量斷落在0.725R至0.736R區(qū)間,而原裂紋在0.74R至0.75R部位。該船第三葉片斷落的原因:(1)香港ⅩⅩ螺旋槳修理服務公司在修補葉片裂紋時末端未打止裂孔,造成裂紋延伸擴展。(2)在焊補的熱影響區(qū),對錳黃銅材料焊補后應緩慢均勻加熱至450~550℃,再緩慢均勻冷卻1~2h,這道工藝沒做或做得不徹底。美國船級社曾對錳黃銅材料焊補后進行疲勞試驗,試驗結果表明約75%的斷裂發(fā)生在熱影響區(qū),50%在基體上,10%在焊縫金屬上。英國勞氏船級社調(diào)查資料證明,錳黃銅對應力腐蝕是敏感的。日本海事協(xié)會統(tǒng)計表明,整鑄式螺旋槳發(fā)生裂紋比組合的少得多,在33個有裂紋的螺旋槳中只有7個是整鑄式的。風浪大,在錨地靠船措施不當,船失控,船尾與浮筒相撞。航行中瞭望疏忽碰撞浮筒,水手操反舵致使螺旋槳損壞,浮筒被打沉。引航員強烈要求為引航船倒車破冰,致使螺旋槳葉損壞。三、改錨浮筒為鋼纜使用,造成部分干部損害賠償該船是一艘尾機型中速主機帶軸發(fā)電機和調(diào)距螺旋槳的集裝箱船。在2001年3—4月間裝完貨從香港錨地浮筒處起航。當時香港引航員和船長不知道螺旋槳葉纏住浮筒底部的鋼絲纜就動車,將浮筒壓在船體下方,同時將浮筒鋼纜打斷(鋼纜直徑約100mm),螺旋槳和軸系受到巨大扭矩的沖擊,造成螺旋槳、尾軸承、軸封、推力軸承、變速齒輪箱嚴重損壞。在香港船廠修船(進塢),螺旋槳、尾軸承、尾軸封從荷蘭Lips訂購,齒輪箱從德國原廠家訂購,直接損失約73萬歐元(折合人民幣約600萬元),船期損失6個月。這是一起很嚴重的螺旋槳事故,其教訓是:四、環(huán)境和設計造成螺旋槳槳葉斷裂的因素很多,如材料性能、鑄件質(zhì)量、運輸狀況、航行周圍的環(huán)境、修理工藝和設計結構等。為避免損壞,首先應正確操縱船舶,同時更應重視螺旋槳損傷后的修理工藝并嚴格監(jiān)督施工質(zhì)量,否則螺旋槳槳葉會遺留應力腐蝕斷裂的潛在危險。1.合金材料熱處理沖擊破壞導致槳葉導邊或葉尖變形,會使螺距出現(xiàn)誤差,使主機負荷明顯增加,并可能帶來船舶和主機的劇烈振動。彎曲區(qū)及周圍應用大型炭爐緩慢而均勻地加熱,也可用石蠟的軟火焰、煤氣或丙烷—空氣焰加熱。不能用氧氣焰作主要熱源,以免局部燒熔槳葉表面。各種合金材料熔化溫度:錳青銅(又稱錳黃銅或稱高強度黃銅)為860℃。鎳鋁青銅為1050℃。錳鋁青銅為935~950℃。加熱時槳葉表面覆蓋石棉氈,以減少熱量損失,使槳葉整體溫度盡可能均勻一致。當錳青銅達到600℃、鎳鋁青銅達到850~900℃、錳鋁青銅達到800℃時開始矯正。最好用杠桿或液壓千斤頂,盡可能避免錘擊。整個矯正過程應緩慢進行,不應操之過急。在矯正工作完成后,讓火熄滅,緩慢冷卻。若冷卻時仍蓋著石棉氈,密不通風,在正常情況下不需要再進行消除應力的熱處理。在船塢或車間設法測量螺距和靜平衡。2.應力熱處理加工槳葉出現(xiàn)裂紋或小面積斷落,均可采用焊補,最好用氣焊修補或惰性氣體保護焊,必要時采用電弧焊。用氣焊焊補小范圍的修理是一種有效而常用的方法,但如焊補金屬厚度超過127mm則不能采用此種方法。錳青銅槳葉最好用錳鋁青銅焊條,也可用磷青銅或青銅焊條。焊補區(qū)可不需要預熱,如預熱100~150℃更好。不管采用哪種焊接方法,之后都必須消除熱應力,否則會產(chǎn)生應力腐蝕裂紋。鋁鎳青銅用錳鋁青銅焊條能焊出很好的焊縫。由于會產(chǎn)生裂紋,焊接區(qū)必須預熱,必須用電弧焊。曾修理過的已損壞的地方應鏟除原有焊縫再重焊。錳黃銅(錳青銅)、鋁青銅必須進行退火處理以消除應力。鎳鋁青銅可不進行消除應力熱處理。這項工藝十分重要,應予重視。腐蝕疲勞斷裂最為常見,約占斷槳總數(shù)的90%以上。斷裂位置大部分處于槳葉0.3~0.4R(半徑)附近。勞氏船級社規(guī)范中規(guī)定0.4R以內(nèi)最大厚度處不允許焊接。實際調(diào)查資料證明,焊補后的槳葉只能使用一年,超出就會斷裂。五、事故處理和安全建議綜上所述,螺旋槳機損事故雖然常見,但只要船員駕駛操作避免失誤,機務人員和船員對螺旋槳維修加強監(jiān)督、確保質(zhì)量,就可避免或減少事故的發(fā)生,降低船舶和人員安全威脅,減少經(jīng)濟損失。1.尾機型中速主機、螺旋槳出現(xiàn)事故,不僅損壞螺旋槳本身,而且會牽連軸系和齒輪箱,在駕駛操作上更應謹慎和細心。2.按照船員職責,靠離泊位時,大副和木匠應負責拋收錨和錨機,三副和水手長在船尾負責對舵和螺旋槳的技術狀況監(jiān)督檢查,他們應及時將情況報告船長。3.雖然該事故是按引航員指令操作而導致的,但責任還是船長的,他應及時與引航員配合?！皷|平”輪在歐洲滿載14000t貨物返航,途中船舶發(fā)生嚴重振動,按公司指示慢速就近駛向直布羅陀港。經(jīng)“直布羅陀水下修理服務公司”探測并水下拍照,顯示舵和船殼都正常,發(fā)現(xiàn)螺旋槳的第三葉片斷落(如圖1所示)。經(jīng)公司與船長多次電報研究,提出兩種處理方案。第一方案:在直布羅陀港卸下14000t貨物和燃油,進塢修理。由于槳葉斷落部分不可能焊補,且等待新槳葉需要很長時間,因此這樣做會產(chǎn)生14000t貨物的卸裝費用,還會耽擱較長的船期及產(chǎn)生船舶修理費等等,幾乎會損失掉一條船的價值。第二方案:將第一槳葉相應第三槳葉斷落部分對稱地進行水下切割,以保持平衡,解決船舶的振動問題。首先全體船員對船舶動力裝置、船體、舵等進行了系統(tǒng)檢查,確認一切正常。同時,請上海船舶運輸研究所對第二方案的技術可行性作出評估,即對第二、四片槳葉和一、三槳葉各70%葉片作強度核算,只要保證螺旋槳根部分和槳葉根部完好無損即可。同時也對船舶負荷和航速作了估算,最后結論是可行的。但國內(nèi)外尚無相關案例可供參考,我們執(zhí)行起來非常擔心,感覺有些冒險。在該事故的處理過程中,最重要的是保證船舶和船員及貨物的安全可靠。(1)當時正值10月底深秋季節(jié),地中海通常無季風和惡劣的氣象。一般來說,大西洋夏季季風強烈,非洲不受季風的影響,北印度洋冬天季風盛,臺風一般在4—11月份,最強在6—8月份。我們分析在秋季地中海航線相對比較正常。(2)第一槳葉相應部分被水下切割后,主機負荷按70%調(diào)整,主機轉數(shù)即相應降下來。(3)在直布羅陀外錨地進行試航,測定滿載航速、回轉半徑和船舶慣性,為航行和駕駛操縱船舶提供調(diào)整后的數(shù)據(jù)。同時,消除了振動,測定航速10~11kn。(4)最后,公司通告所屬地中海航線其他船舶要關注“東平”輪航行狀況,并決定“長亭”輪伴航?！皷|平”輪每天向公司報告氣象、航速、振動及船舶運轉狀況。最終從直布羅陀經(jīng)蘇伊士運河、馬六甲海峽安全抵達上海港卸貨,總航程近1萬nmile。(5)決定實施第二方案后,按最低要求從日本訂購整體螺旋槳,“東平”輪卸貨后進上海船廠更換已備好的螺旋槳?？傊?在處理船舶安全事故的過程中,既要保證船舶和船員的安全,又要盡力減少經(jīng)濟損失,同時要發(fā)揮公司管理人員和研究機構的綜合能力。研究實施方案時,更要重視航線、季節(jié)和氣象,不能